DE2344775A1 - Verfahren und vorrichtung zum steuern der eindringtiefe eines werkzeugs in die oberflaeche eines werkstuecks - Google Patents

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Steuern der Eindringtiefe eines Werkzeugs in die Oberfläche eines Werkstücks

Priorität: 5. September 1972 / V.St.A. Anmelde-Nr.: 286 378

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern der Eindringtiefe eines Werkzeugs in die Oberfläche eines Werkstücks. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Musters, beispielsweise eines Schachbrettmusters auf dem Schaft einer Handfeuerwaffe.

Es sind bereits Versuche unternommen worden, die Eindringtiefe eines Werkzeugs in ein Werkstück zu steuern, das mit einem eingekerbten oder eingestichelten oder anderweitig in das Material eingebrachten Muster versehen werden soll. Ein bestimmtes Werkstück kann aus den verschiedensten Gründen

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einer derartigen Oberflächenbearbeitung unterzogen werden, beispielsweise als Vorstufe im Herstellungsverfahren, zum Verzieren des Werkstücks, zur Schaffung einer vorherbestimmten Schwächung in bestimmten Bereichen des Werkstücks, die anschließend durchtrennt oder gebrochen werden sollen, oder aus einer Reihe anderer Gründe. Wenn das Werkstück plan oder eben ist, kann die Bindringtiefe des Werkzeugs ohne weiteres dadurch gesteuert werden, daß ein steifes, mit dem Werkstück in Eingriff tretendes Glied vorgesehen wird, das die Oberfläche des Werkstücks berührt und über das das Werkzeug hinausragt. Eine solche Anordnung ist in der US Patentschrift 3 555 950 gezeigt. Die Verwendung eines solchen starren "Tiefen-Fußes" reicht jedoch nicht aus, wenn das Werkstück nicht plan oder eben ist, insbesondere dann nicht, wenn das Werkstück konkav und konvex gekrümmte Bereiche umfaßt.

Der Schaft einer Handfeuerwaffe, nachfolgend kurz Gewehrschaft genannt, ist ein solches Werkstück mit nicht planen Oberflächen, die häufig mit einem eingekerbten oder anderweitig eingearbeiteten, Schachbrett-, rauten- oder netz- · artigen Muster zur Verzierung und zur Schaffung von Reibungsflächen versehen wird, damit das Gewehr fest in der Hand liegt. Gewehrschäfte können auf verschiedene Art und Weise bearbeitet werden. Beispielsweise kann die Bearbeitung von Hand durch geschickte Handwerker erfolgen, die ein vorherbestimmtes, auf dem Gewehrschaft markiertes Muster einarbeiten. Das dabei entstehende Muster ist jedoch je nach der Geschicklichkeit des Handwerkers unterschiedlich, abgesehen davon

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dai3 es sich hierbei um ein ziemlich teures Verfahren handelt, das sehr viel Zeit erfordert, bis ein Gewehrschaft fertig ist. Die Bearbeitung kann außerdem maschinell erfolgen, beispielsweise durch Prägen des Gewehrschafts mit erhitzten Matrizen unter großem Druck. Das dabei entstehende Muster ist nicht in das Holz eingeschnitten sondern eingebrannt bzw. das Holz ist verforrat. Eine solche Bearbeitung ist meistens ästhetisch nicht so schön für das Auge wie die Herstellung eines entsprechenden Musters durch eine in die 0berf3.äche einschneidende Bearbeitung.

Gewehrschäfte können mit dem hier genannten Muster auch mit einer Reihe von Maschinen von stark unterschiedlicher Kompliziertheit bearbeitet werden. Bekannte Maschinen oder Werkzeuge zur Oberflächenbearbeitung derartiger Werkstücke reichen von den verhältnismäßig einfachen, von Hand betätigten Werkzeugen gemäß US Patentschrift 2 238 304 und 2 898 957 zu den größeren und komplizierteren Vorrichtungen, die in den US Patentschriften 2 573 565 und 2 886 078 gezeigt sind. Die bekannten Vorrichtungen und Werkzeuge reichen,also von einer in der Hand gehaltenen Vorrichtung mit wenig oder gar keiner Automatisierung zu einer viel größeren Vorrichtung mit einem erheblichen Grad an Automatisierung. Bei der zuletzt genannten Art automatisierter Vorrichtungen, wird der Gewehrschaft bzw. die Schäfte in die Maschine eingeklemmt, und dann folgen Bearbeitungswerkzeuge einem vorherbestimmten Muster über die Oberfläche des Gewehrschafts, um darin einen gemusterten Bereich zu schaffen, der der Vorlage entspricht. Gewehrschäfte

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"werden immer mit mehreren gemusterten Bereichen versehen, so daß nach den Bearbeiten eines Bereichs der Gewehrschaft in der Vorrichtung so gedreht wird, daß ein weiterer Bereich in eine Lage zur Bearbeitung gebracht wird.

Das überwiegende Problem bei stark automatisierter Bearbeitung betrifft die Einhaltung einer konstanten Eindringtiefe über das gesamte Muster sowie von einem Muster zum anderen in einem einzigen oder in mehreren Gewehrschäften. Dies Problem wird noch weiter dadurch erschwert, daß, sobald der Gewehrschaft in die Vorrichtung eingeklemmt ist, er um eine feste Achse gedreht wird, die durch den Gewehrschaft verläuft. Da die Gewehrsehäfte aber vor dieser Oberflächenbearbeitung von Hand abgeschmirgelt oder geschliffen worden, liegen die zu bearbeitenden Oberflächen nicht in festem Abstand von der Drehachse eines bestimmten Gewehrschaftes oder von Gewehrschaft zu Gewehrschaft. Die Lagebestimmimg des Werkzeugs muß also von Oberfläche zu Oberfläche geändert werden, um ein Eindringen von gleichbleibender Tiefe zu erzielen. Da die Überfläche des Gewehrschaftes nicht plan ist und aus konkav und konvex gekrümmten Bereichen besteht, muß die LagebeStimmung des Werkzeugs auch trotz der Änderungen in der Oberflächengestalt beibehalten werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen sich die Tiefe der Bearbeitung eines Werkstücks steuern läßt und sich insbesondere im wesentlicher konstante Bearbeitungstiefen in nicht-ebenen Oberflächen von Werkstücken einhalten lassen.

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Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren zum Bearbeiten einer nicht planen Oberfläche eines Werkstücks in eine im wesentlichen konstante Eindringtiefe dadurch gekennzeichnet, daß eine plane Oberfläche geschaffen wird, deren Ebene einen bestimmten Punkt enthält, daß ein Bearbeitungswerkzeug mit einer Spitze versehen wird, daß die Achse des Bearbeitungswerkzeugs durch den genannten Punkt gelegt wird, wobei die Spitze des Bearbeitungswerkzeugs um einen vorherbestimmten Abstand über den genannten Punkt hinausragt, daß der genannte Punkt im wesentlichen auf die Oberfläche des Werkstücks gelegt wird, daß das Bearbeitungswerkzeug so angetrieben wird, daß die Spitze in das Werkstück eindringt, und daß die plane Oberfläche in Abhängigkeit von Profiländerungen an der Oberfläche des Werkstücks um den genannten Punkt geschweißt: wird, wodurch das Vorstehen der Spitze des Bearbeitungswerkzeugs unabhängig von Änderungen im Profil der Oberfläche des Werkstücks auf dein vorherbestimmten Abstand gehalten wird.

Bei einer Vorrichtung zum Steuern der Eindringtiefe eines Werkzeugs in die Oberfläche eines Werkstücks ist zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß vorgesehen, daß ein mit. dem Wex*kstück in Eingriff tretendes Glied eine plane, mit dem Werkstück in Eingriff tretende Oberfläche hat, daß sich durch das Glied an der planen Oberfläche eine Öffnung erstreckt, daß die Ebene dex* planen Oberfläche einen vorherbestimmten Punkt enthält, daß sich durch die Öffnung und über die plane Oberfläche hinaus eine Bearbeitungseinrichtung erstreckt, deren Achse durch den Punkt verläuft und die sich über den Punkt um einen vorherbestimmten Abstand hinaus erstreckt, der die Eindringtiefe des Werkzeugs in das Werkstück bestimmt, daß der Punkt mit einer Einrichtung im wesentlichen auf einer Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks angeordnet wird, und daß mit dem mit dem Werkstück in Eingriff tretenden Glied eine Einrichtung verbunden ist, die gemeinsam mit dem Glied ein Gelenk für das Glied bildet, v/elches eine Universalschwenkbewegung des Gliedes um den vorherbestimmten Punkt ermöglicht.

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Die Erfindung läßt sich insbesondere zum Herstellen eines schachbrettartigen Musters in einem Gewehrschaft anwenden.

Die Steuerung der Bindringtiefe gemäß der Erfindung kann an von Hand betriebenen oder stark automatisierten Bearbeitungsvorrichtungen angewandt werden, um eine gleichbleibende, vorherbestimmte Eindringtiefe in eine nicht ebene Oberfläche eines Werkstücks zu erzielen.

Erfindungsgeir.äß

sieht die Steuerung der Eindringtiefe ein Glied mit einer mit dem Werkstück in Eingriff tretenden Oberfläche vor, die einen Teilbereich hat, der plan ist. Dies Glied ist in allen Richtungen schwenkbar gelagert, um den planen Bereich in. einer Tangentialebene gegenüber der Oberfläche des Werkstücks zu halten, wenn dienes konvex ist, oder in einer Sehnenebene gegenüber der Oberfläche des Werkstücks, wenn dieses konkav ist. Die Universalschwenkbewegung des Glieder; erfolgt um einen Punkt, der in der gleichen Ebene liegt., die den planen Bereich des Gliedes enthält. Das Bearbeitungswerkzeug, welches vorzugsweise länglich ist, ragt über den planen Bereich des der Steuerung dienenden Gliedes um so weit hinaus, wie en der gewünschten Eindringtiefe entspricht, und die üciise des Be.arbeitungswerkseugs verläuft durch den Schwenkpunkt des mit den

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Vie rks tuck in Eingriff tretenden Gliedes. Polglich ragt das Bearbeitungswerkzeug unabhängig von der Schwenkhaltung des Gliedes immer über die Ebene des planen, mit dem Werkstück in Eingriff tretenden Bereichs des Gliedes im wesentlichen um den gleichen vorher eingestellten Abstand hinaus.

Die Erfindung wird nachfolgend mit vorteilhaften Einzelheiten anhand eines bevorzugten Ausfuhrungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher erläutert. Es aeigen;

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer automatisierten Bearbeitungsmaschine mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel für die Steuerung der Eindringtiefe gemäß der Erfindung, wobei die Maschine von einem bekannten Lochband gesteuert istj

Flg. 2 eine perspektivische Vorderansicht des Einklemmbereichs der Maschine gemäS Flg. 1, bei der ein in seine Lage eingc;kleinr:ter Gewehrschaft gezeigt ist;

Fig. Z> einen senkrechten Schnitt durch den zur Bearbeitung eingeklemmten Ge wehr schaft einschlie/älich der Achse, um die der Gewehrschaft beim Bearbeiten geschwenkt wirdj

Fig. 4 eine Vorderansicht des Byarbeitungswerkzeugs und des Motorgehäuses für das Büarbeitungswerkzeug an der Maschine gemäß Fig. 1;

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 4;

Fig. 5a eine Draufsicht auf einen Teilbereich der Hülse zum Einstollen der Eindringtiefe, bei der der gekerbte Rand und ein Rasteloraent gezeigt sind, die zusammenwirken, um exakte

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Eindringtiefenänderungen anzuzeigen;

Fig. 6 einen Schnitt durch das Bearbeitungswerkzeug und das mit dem Werkstück in Berührung tretende Glied beim Bearbeiten eines Gewehrschaftes;

Fig. 7 einen Schnitt ähnlich Fig. 6, bei dem aber die Schwenkbewegung des mit dem Werkstück in Berührung stehenden Gliedes bei der Bewegung des Bearbeitungswerkzeuges über die nicht plane Werkstückoberfläche dargestellt ist, und aus dem hervorgeht, daß die lindringtiefe beim Schwenken des Gliedes konstant bleibt.

In den Zeichnungen ist in Fig. 1 eine vollkommen automatisierte Maschine zur Oberflächenbearbeitung von Gewehrschäften gezeigt. Die Maschine umfaßt ein Bett 2 und eine vertikale Stütze 4. Auf dem Bett 2 sind zwei horizontale Führungsstangeη 6 an Blöcken 8 angebracht, und auf den Führungsstangen 6 ist eine Stütz- oder Lagerplatte 10 horizontal hin und her beweglich angebracht. Kit der Stützplatte 10 ist eine hier nicht gezeigte Schnecken-Kugel-Antriebseinrlchtung verbunden, die die Stützplatte hin und her bewegt. Auf der Stützplatte 10 sind zwei Lagerböcke 12 angebracht und an diesen ist ein vorderer Block 14 befestigt. Auf der Stützplatte 10 ist ein hinterer Block 16 durch zwei Abstandsstangen 18 im Abstand vom vorderen Block 14 angebracht. Am hinteren Block 16 ist eine insgesamt mit 20 bezeichnete hintere Klemmanordnung für das Werkstück angebracht, während am vorderen Block 14 eine insgesamt mit 22 (siehe Fig. 2) bezeichnete vordere Klemman-

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Ordnung für das Werkstück angebracht ist. Die Arbeitsweise der Klemmanordnungen wird weiter unten näher erläutert.

An der vertikalen Stütze 4 sind zwei horizontale Pührungs· stangen 26 befestigt (von denen hier nur eine" gezeigt ISt)₁MId auf diesen ist ein erstes oberes Stützglied 24 horizontal hin und her bewegbar. Der Antrieb für die Hin- und Herbewegung des Stützgliedes 24 erfolgt wahlweise von einem bekannten Schnecken-Kugel-Antrieb 28. Am ersten oberen Stützglied 24 sind Blöcke befestigt, an denen zwei senkrechte Führungsstangen 32 angebracht sind, auf denen ein zweites oberes Stützglied 30 vorgesehen ist. Diesem Stützglied 30 wird von einem bekannten Schnecken-Kugel-Antrieb 36 eine Hin- und Herbewegung in senk- · rechter Richtung vermittelt, wobei der Antrieb 36 von einem in einem Gehäuse 38 am ersten oberen Stützglied, 24 aufgenommenen Motor betätigt wird. Die Hin- und Herbewegung der Stützglieder 10, 24 und 30 wird vollkommen von einer bekannten Lochbandsteuereinrichtung 40 gesteuert. Die Bearbeitungswerkzeuganordnungen, die insgesamt mit 42 bezeichnet sind, sind an Konsolen 44 angebracht, die ihrerseits am zweiten oberen Stützglied 30 befestigt sind. Die Bearbeitungswerkzeuganordnungen 42 arbeiten in einer weiter unten näher beschriebenen Weise. Es sei hier nur darauf hingewiesen, daß die Bewegung der Bearbeitungswerkzeuganordnungen 42 in X- und Y-Richtung, d.h. in senkrechter und waagrechter Richtung durch die Hin- und Herbewegung der oberen Stützglieder 24 bzw. 30 übermittelt wird, und daß die Bewegung des Werkstücks in Z-ßichtung, d.h. in der

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anderen waagerechten Richtung durch die Hin- und Herbewegung des Stützgliedes 1 O verursacht wird.

Am Bett 2 sind Konsolen 50 befestigt, an denen ein hohles Sammelleitungsglied 46 mit Schlitzen/in seiner Oberseite angebracht ist. Das Sammelleitungsglied 46 ist unterhalb des Werkstücks angeordnet und an eine Saugleitung 52 angeschlossen, die ihrerseits zu einer hier nicht gezeigten Vakuumquelle führt. Hierdurch bewirkt das Sammelleitungsglied

bzw. Unterdruck
46, daß mit Vakuum/Holzstaub abgeführt wird, der durch den

Bearbeitungsvorgang entsteht.

Fig. 2 zeigt ein Werkstück Ii in Form eines Gewehrschaftes, der in die Klemraanordnungen 20 und 22 eingeklemmt ist. Die KIemmanOrdnung 20 umfaßt zwei einander gegenüberliegende Backen 54, die in einem im Block 16 drehbar gelagerten Drehkörper 56 angebracht sind. Diese Backen sind wahlweise seitlich zwischen einer in Fig. 1 gezeigten geöffneten Stellung und einer in Fig. 2 gezeigten^geschlossenen Stellung bewegbar. Bei geschlossener Stellung erfassen die Backen 54 den stumpfen Endbereich des Gewahrschaftes W. Die Klemmanordnung 22 umfaßt zwei versetzte Seitenplatten 58, zwischen denen sich eine hier nicht gezeigte Bodenplatte erstreckt, so daß eine U-förmige Aussparung gebildet ist, in die der vordere Endbereich, d.h. der Unterarmbereich des Gewehrschaftes eingeschoben werden kann. Anschließend wird über die Oberseite des vorderen Endbereichs des Gewehrschaftes W eine schwenkbare Deckplatte 60 heruntergeklappt und durch einen schwenkbaren Riegel 62 in ihrer Lage

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gehalten, der an einer der Seitenplatten. 58 zum Verriegeln des vorderen Endbereichs des Gewehrschaftes W in seiner Lage vorgesehen ist. Die Platten 58 und 60 und die Bodenplatte sind alle an einer Scheibe 64 angebracht, die an einer Welle 66 befestigt ist, welche im Block 14 drehbar gelagert ist (siehe Fig. 1). Bin hier nicht gezeigter drehbarer Antriebsmechanismus von bekannter Bauart bewirkt den Drehantrieb des Drehkörpers 56, damit dieser das Werkstück (den Gewehrschaft) W um die Achse 68 der Welle 66 dreht. Fig. 2 zeigt ein Schachbrett- oder rautenartiges Muster 0 auf einer Oberfläche des Gewehrschaftes.

Wie aus Fig. 3 hervor-geht, umfaßt der Gewehrschaft W drei konvex gekrümmte Flächen 70, 72 und 74, in die ein Muster eingearbeitet werden kann. Da der Gewehrschaft von Hand geschmirgelt oder geschliffen worden ist, ehe seine Oberfläche mit einem Jluster versehen wird, ist der Abstand D zwischen der Achse 68 und der Oberfläche 70 nicht gleich dem Abstand D₁ zwischen der Achse 68 und der Oberfläche 74. Ferner entspricht weder der Abstand D noch D₁ dem Abstand D₂ zwischen der Achse 63 und der Oberfläche 72. Um die Ungleichheit der Lokalislerungsabstäiido D, D₁ und Dp auszugleichen, umfaßt die Bearbeitungswerkzeuganordnung gemäß der Erfindung ein Merkmal zur vertikalen Selbsteinstellung, welches nachfolgend im einzelnen beschrieben wird.

Die Figuren 4 und 5 zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Bearbeitungswerkzeuganordnung 42 gemäß der Er-

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findung. Die Konsole 44 ist am Stützglied 30 mit Schraubbolzen 76 befestigt. An der Konsole 44 ist ein Lager 78 befestigt, welches eine durchgehende Bohrung 80 hat. In dieser Bohrung 80 ist ein zylindrisches Motorgehäuse 82 frei verschiebbar angebracht. An der Oberseite des Motorgehäuses 82 ist eine Platte 84 befestigt, die auf vier Stiften 86 angebracht ist, welche sich durch Öffnungen 88 in der Platte 84 erstrecken. Die Stifte 86 sind von mehreren Schraubenfedern 90 umgeben, die sich zwischen der Platte 84 und dem Lager 78 erstrecken, um das Motorgehäuse 82 nach oben vorzuspannen und dazu beizutragen, dem Motorgehäuse 82 eine Art senkrechter Schwimmbewegung zu übermitteln. Innerhalb des Motorgehäuses 82 ist ein Rotor 92 angebracht, an dem ein Bearbeitungswerkzeug 94 befestigt ist, das vom Rotor 92 in Umdrehung versetzt wird. Im Gehäuse 82 sind ferner mehrere Abstandselemente 96 vorgesehen, die zur ordnungsgemäßen Lagebestimmung des Rotors 92 dienen. Eine im Gehäuse 82 angebrachte, ortsfeste Induktionsspule 98 umgibt den Rotor 92 und bewirkt in bekannter Weise den Drehantrieb des Rotors 92, wenn ihr elektrischer Strom zugeführt wird. Der elektrische Strom für die Spule 98 wird von einer Stromleitung 100 geliefert, die an einen Frequenzwandler mit 1200 Hz und 50 V angeschlossen ist. Eine an einem Gewindestutzen 104 auf der Platte 84 befestigte Leitung 102 ist außerdem an eine hier nicht gezeigte Druckluftquelle angeschlossen, um Druckluft durch einen Kanal 106 ins Innere des Gehäuses 82 zu führen. Zwischen der Spule 98 und dem Gehäuse ist ein Ringraum 108 gebildet, durch den Druckluft zu seitlichen Durchlässen 110 gelangt, die im Gehäuse 82 in der Nähe

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der zur Lagerung dienenden Bohrung 80 ausgebildet sind. Auf diese Weise ist eine Luftlagerung zwischen der Bohrung 80 und dem Gehäuse 82 gebildet, die die senkrechte Bewegung des Gehäuses innerhalb der Bohrung erleichtert. Weitere seitliche Durchlässe 112 und 114 sind zwischen der Spule 98 und den Abstandselementen 96 sowie der Spule 98 und der Bodenwand 83 des Gehäuses für den Durchlaß von Druckluft zum Rotor 92 zur Schaffung einer Luftlagerung des Rotors vorgesehen. Ferner dient die durch das Gehäuse 82 zirkulierende Druckluft zum Kühlen der Spule 98 während des Betriebs des Motors. In der Platte 84 ist eine ^.!lüftungsöffnung 116 vorgesehen, durch die Druckluft zur Atmosphäre abgelassen werden kann.

Auf den Boden des Motorgehäuses 82 ist eine Hülse 119 aufgeschraubt, auf die ihrerseits wieder eine Kappe 118 aufgeschraubt ist. Die Kappe 118 ist'hohl und hat eine öffnung 120 mit einer konischen Oberfläche, die als Lagerschale dient. Es sei noch darauf hingewiesen, daß diese Lagerschale bzw. der Sitz im Bereich der Erfindung auch ein anderes Profil haben, beispielsweise kugelförmig sein könnte. An der Kappe 118 ist ein Anschlußstutzen 122 angebracht, der zur Aufnahme eines Luftschlauches 124 dient, der von einer hier nicht gezeigten Druckmittelquelle hergeführt ist. Yoiu Anschlußstutzen 122 führt ein linlaßkanal 126 ins Innere und mündet in einen seitlichen Kanal 128, der seinerseits in einen abwärts gerichteten Kanal I30 Eündet. Vorzugsweise sind vier solche abwärts gerichteten Kanäle 130 vorgesehen, die in gleichen Abständen um die Achse der Kappe 118 herum verteilt sind und alle in die Lagerschale

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münden.

An der Kappe 118 1st ein mit dem Werkstück in Berührung tretendes Glied 132 mit Hilfe mehrerer in Schlitzen 136 in der Kappe 118 angeordneter Schraubenfedern 134 angebracht. Es sei darauf hingewiesen, daß je ein Snde jeder Feder 13²I- an einem Haken 138 an der Kappe 118 und das andere Snde jeder Feder 134 jeweils an einem Stift 140 befestigt ist, der an dem mit dem Werkstück in Berührung tretenden Glied 132 befestigt ist. Das Glied 132 hat eine konvexe, ballige Oberfläche 142, die den Kugelteil eines Gelenks aus Kugel und Kugellagerschale zwischen der Kappe 118 und dem Glied 132 bildet und dem Glied 132 eine Universalschwenkbewegung gegenüber der Kappe 118 ermöglicht. Das Glied 132 hat eine erweiterte Innenbohruag 144, die in eine öffnung 146 übergeht, durch die die Spitze 95 des Bearbeitungswerkzeugs 94 ragt. Die Öffnung 146 1st konzentrisch zum Bearbeitungswerkzeug 94. Die Unterseite des Gliedes 132 umfaßt einen konvex gekrümmten Raiidberelch 148 sowie in der Mitte einen planen Bereich bzw. eine ebene Fläche 150.

Wie aus I¹Ig. 6 hervorgeht, ist es dieser plane Serelch 150 des Gliedes 132, der tatsächlich mit der Oberfläche 7² des Werkstücks W in Berührung tritt. Die ballige Kugeloberfläche 142 ist die Oberfläche einer Kugel mit einem Radius R und einem Mittelpunkt P, wobei der Mittelpunkt P auf der Achse des Bearbeitungswerkzeugs 94 und der Achse der öffnung 146 und außerdem in der Ebene der planen Singrlffsfläche 150 des Gliedes

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132 liegt. Die Spitze 95 des Bearbeitungswerkzeugs 94 ragt über den Punkt P um ein Stück d hinaus, welches die Eindringtiefe in das Werkstück W bestinrat. Da das Glied 132 um den Punkt P schwenkt, ist ohne weiteres ersichtlich, daß der Abstand d bei der Schwenkbewegung des Gliedes 132 konstant bleibt. Polglich bleibt auch unabhängig von der Schwenkhaltung des Gliedes 132 innerhalb gegebener Grenzen die Eindringtiefe in das Werkstück W konstant.

Die Breite der planen Singriffsfläche 150 am Glied ist so gewählt, daß dem Glied 132 ein ausreichendes Moment mitgeteilt wird, um das Glied um den Punkt P in Abhängigkeit von Änderungen in der Haltung der Singriffsfläche 1 50 schwenken au lassen, die von dem nicht ebenen Profil der Oberfläche 72 am Werkstück verursacht werden, mit der die Eingriffsfläche 150 in Berührung steht. Ferner sei noch darauf hingewiesen, daß der plane, mit dem Werkstück in Eingriff tretende Boreich 150 auch allein vom Rand 147 der Öffnung 146 bestimmt sein könnte, vorausgesetzt daS die öffnung 146 so groß wäre; daß dem Glied das gewünschte lloment erteilt würde, oder vorausgesetzt, daß zusätzliche, das Moment vermittelnde Einrichtungen vorgesehen wären, um mit der Oberfläche des Werkstücks W in Berührung zu treten und das Glied 132 zu vorschwenken.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: Das Werkstück W, im vorliegenden Fall ein Gewehrschaft, wird mit den Klemmanordnungen 20 und 22 in der Vorrichtung in seiner Lage eingeklemmt, Eine Oberfläche des Werkstücks, beispielsweise die Oberfläche

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.1st nach oben gerichtet» so dafl in diese Fläche ein Muster der eingangs genannten Art eingearbeitet werden kann. Die Bandsteuereinrichtung 40 wird dann betätigt, um die Drehbewegung des Bearbeitungswerkzeugs 94 in Gang zu setzen und die entsprechende Bewegung des unteren Stützgliedes 10 sowie der oberen Stützglieder 24 und 30 zu veranlassen, damit die die Bearbeitung ausführende Spitze 95 des Bearbeitungswerkzeugs 94 nach unten auf die Fläche 72 des Werkstücks bewegt wird. Um das Bearbeitungswerkzeug 94 in seine Arbeitsstellung zu bringen, wird das obere Stützglied 30 in eine vorherbestimmte Stellung nach unten bewegt, die als die B:nr'93itungsstellung bezeichnet werden kann. Die Art des " .. . . schachbrettartigen, rautenförmigen oder netzartigen Musters, das hergestellt werden soll, wird durch die gleichzeitige Bewegung der Stützglieder 10 und 24 in vorherbestimmter tfeise unter Regelung durch die Bandsteuereinrichtung 40 gesteuert. Sobald «ich das Stützglied 30 in der Bearbeitungsstellung befindet, wird ein verhältnismäßig geringfügiger Grad an senkrechter Schw.trambewegung des Bearbeitungswerkzeugs 94 vom Gewicht des Motorgehäuses 82 und dem darin aufgenommenen Motor und von den Federn 90 in Kombination mit dem Drucfcluftlager zwischen dem Gehäuse 82 und dem Lager 78 erzeugt. Biese Schwimmbewegung ermöglicht es, daß die Singriffsflache 1 50 trotz des konvex oder konkav gekrümmten Profils der ¥erkstücksoberfläche mit dieser Oberfläche des Werkstücks in Berührung bleibt,-wen« das Bearbeitungswerkzeug seitlich über die Oberfläche des Werkstücks bewegt wird. Gleichzeitig mit dem Einschalten des Motors zur Umdrehung des Bearbeitungswerkzeugs 94 werden die hler nicht gezeigten

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Druckgasquellen, die an die Schläuche 102 und 124 angeschlossen sind, betätigt, damit ein Strom eines unter Druck stehenden Gases durch die Schläuche 102 und 124 fließt. Das Druckgas (vorzugsweise Druckluft), das ins Motorgehäuse 82 durch den Schlauch 102 eintritt, dient zum Kühlen des Motors und zur Schaffung einer Druckluftlagerung zwischen dem Gehäuse 82 und der Bohrung 80 im Lager. Die Druckluft, die durch den Schlauch 124 in das Anschlußstüek 122 und den Kanal 128 eintritt, strömt durch die abwärts gerichteten Kanäle 130 zum Kugelgelenk zwischen der konischen Fläche 120 und der balligen Fläche 142, um am Kugelgelenk eine Druckluftlagerung zu schaffen. Diese zuletzt genannte positive Druckluftlagerung trägt zur Universalschwenkbewegung des Gliedes 132 bei und verhindert, daß im Kugelgelenk Holzstaub auftritt. Wenn das Stützglied 24 beim Herstellen des Musters seitlich in X-Richtung bewegt wird, schwenkt das Glied 132, um die plane Eingriffsfläche 150 im wesentlichen tangential zur gekrümmten Oberfläche 72 des Werkstücks W zu halten, wie Fig. 7 zeigt. Folglich bleibt also der Punkt P im wesentlichen auf der Oberfläche 72 des Werkstücks, und die Spitze 95 des Bearbeitungswerkzeugs 94- steht über die Oberfläche des Werkstücks W (z.B. über dem Punkt P) um einen Abstand hinaus, der "d" entspricht. Dies geschieht innerhalb der vorherbestimmten Schwenkgrenzen, die durch die Größe der Öffnungen 144 und 146 und die Gestalt des Bearbeitungswerkzeugs gegeben sind. Folglich entspricht die Eindringtiefe des Werkzeugs in das Werkstück immer dem Abstand d. Nach dem Einarbeiten des Musters C in die Oberfläche 72, wird das Stützglied 30 angehoben, um das Bearbeitungswerkzeug über das Werkstück anzu-

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heben, und die Kle.mmanordnungen 20 und 22 werden zum Drehen des Werkstücks ¥ gedreht, damit eine der Flächen 70 und 74 in Bearbeitungslage gebracht wird. Dann wird der Bearbeitungsvorgang wiederholt und das Werkstück erneut gedreht, um die andere Fläche 70 bzw. 74- in Bearbeltungsstellung zu bringen. Das Werkstück kann während des Bearbeitungsvorganges auch um die X-.Achse gedreht werden, um die Senkrechtstellung in der Y-Z-Ebene mit dem Bearbeitungswerkzeug beizubehalten.

Die Figuren 4, 5 und 5a zeigen Einrichtungen zum -andern der Eindringtiefe des,Werkzeugs in das Werkstück. Wie bereits erwähnt, ist die Kappe 118 auf eine Hülse 119 aufgeschraubt, die ihrerseits auf das Motorgehäuse 82 aufgeschraubt ist, und das mit dem Werkstück in Eingriff tretende Glied 132 ist an der Kappe 118 mit den Federn 134 befestigt. Das Bearbeitungswerkzeug 94 ist jedoch gegenüber dem Motorgehäuse 82 in vertikaler Richtung festgestellt. Dsr Abstand d, um den die Spitze 95 des Bearbeitungswerkzeugs über das Glied 132 hinausragt, kann durch ein wie folgt beschriebenes Drehen der Hülse 119 genau eingestellt werden. Die Hülse 119 hat eine Gewindebohrung 121 mit einem linksgängigen Gewinde darin, welches mit einem komplementären, linksgängigen Gewinde am I-Io tor gehäuse 82 zusammenwirkt. Die Außenfläche 123 der Hülots 119 ist mit einem rechtsgängigen Gewinde versehen, welchen mit einem komplementären, rechtsgängigen Gewinde 125 in der Kappe 11 8 in Eingriff steht. Die Hülse 119 hat außerdem einen Flansch 127 mit einer seitlichen Fläche 129, die abwechselnd mit Wulsten bzw. Erhebungen 131 und Kerben bzw. Vertiefungen 133 versehen ist. in der

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- ur- :

Kappe 118 ist ein Block 135 befestigt, der eia& Stange 137 trägt. Die Stäöge 137 steht mit einem ,zweiten Block 139 in Eingriff, der am Lager 78 befestigt ist. Die Stange 137 und die Blöcke 135 und 139 verhindern also eine Drehbewegung der Kappe 118, erlauben jedoch deren senkrechte Bewegung, da die Stange 137 in einer Öffnung 141 im Block 139 verschiebbar ist. Am Block 135 ist eine Feder 143 angebracht, die eine Eastnase 145 trägt, welche von der Feder 143 in Singriff mit einer der Kerben 133 am Plansch I27 der Hülse vorgespannt ist. Die rechtsgängige und linksgängige Gewindekombination an der Hülse 119 bewirkt, daß die Kappe 118 gegenüber dem Motorgehäuse 82 und dem Bearbeitungswerkzeug 94 in senkrechter Richtung bewegt wird,, wenn die Hülse 119 gedreht wird. Eine Drehbewegung der Hülse verursacht also eine senkrechte Verschiebung der planen Eingriff sfläche 150 des Gliedes 132 gegenüber der Spitze 95 des . Boarbeitungswerkzeugs, wodurch die Eindringtiefe des Werkzeugs in das Werkstück geändert wird. Der Abstand zwischen einander benachbartem Kerben 133 und die Abmessungen der linksgängigen und rechtsgängigen Gewinde sind so steuerbar, daß jedes durch das Drehen der Hülse II9 verursachte Klicken zu einer vorherbestimmton Änderung der Eindringtiefe führt,

Ss liogt auf der Hand, daß ein Eindringen, von konstanter Tiefe dadurch erzielt wird, daß ein Punkt geschaffen wird, der mit der gekrümmten Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks zusammenfallend gehalten wird, und daß die Achse des Bearbeitungswerkzeugs so angeordnet wird, daü sie während des gesamten Bearbeituttgsvorganges durch den Punkt verläuft, wobei der Abstand,

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ORfGiNAL INSPECTED

um den das Bearbeitungswerkzeug über diesen Punkt hinausragt, beim gesamten BearbeitungsVorgang konstant bleibt. Der Punkt wird dadurch auf der gekrümmten Oberfläche des Werkstücks gehalten, daß ein mit dem Werkstück in Eingriff tretendes Glied vorgesehen wird, welches einen planen Bereich hat, der mit dem Werkstück in Singriff tritt und den Punkt in seiner Mitte enthält. Der plane Bereich.ist um den Punkt universal schwenkbar, so daß der Punkt auf der Oberfläche des Werkstücks gehalten wird. Auf diese Weise werden selbsttätig die genannten Muster erzeugt, die trotz des gekrümmten Profils der Oberfläche des bearbeiteten Werkstücks und trotz der Schwankungen des tatsächlichen Profils der Oberfläche von Werkstück zu Werkstück eine konstante Eindringtiefe haben. Die hier beschriebene Vorrichtung dient zwar zum Herstellen eines Musters in Holz, insbesondere in einem Gewehrschaft, aber es liegt auf der Hand, daß die Tiefenregulierung gemäß der Erfindung auch im Zusammenhang mit anderen Bearbeitungsvorrichtungen und zum Bearbeiten anderer Werkstoffe als Holz angewandt werden kann.

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Claims (6)

1. Ansprüche

   1 . Verfahren zum Bearbeiten einer nicht planen Oberfläche eines Werkstücks in eine im wesentlichen konstante Sindringtiefe, dadurch gekennzeichnet , daß eine plane Oberfläche geschaffen wird, deren Ebene einen bestimmten Punkt enthält, daß ein Bearbeitungswerkzeug mit einer Spitze versehen wird, daß die Achse des Bearbeitungswerkzeugs durch den genannten Punkt gelegt wird, wobei die Spitze des Bearbeitungswerkzeugs um einen vorherbestimmten Abstand über den genannten Punkt hinausragt, daß der genannte Punkt im wesentlichen auf die Oberfläche des Werkstücks gelegt wird, daß das Bearbeitungswerkzeug so angetrieben wird, daß die Spitze in das Werkstück eindringt, und daß die plane Oberfläche in Abhängigkeit von Profiländerungen an der Oberfläche des Werkstücks um den genannten Punkt geschwenkt wird, wodurch das Vorstehen der Spitze des Bearbeitungswerkseugs unabhängig von Änderungen im Profil der Oberfläche des Werkstücks auf dem vorherbestimmten Abstand gehalten wird.
2. 2. Vorrichtung zum Steuern der Eindringtiefe eines Werkzeugs in die Oberfläche eines Werkstücks, dadurch gekennzeichnet , daß ein mit dem Werkstück in Eingriff tretendes Glied (132) eine plane, mit dem Werkstück in Eingriff

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   tretende Oberfläche (150) hat, daß sich durch das Glied an der planen Oberfläche eine Öffnung (144, 146) erstreckt, daß die Ebene der planen Oberfläche einen vorherbestimmten Punkt (P) enthält, daß sich durch die Öffnung und über die plane Oberfläche (150) hinaus eine Bearbsitungseinrichtung (42, 92, 94, 95) erstreckt, deren Achse durch den Punkt (P) verläuft und die sich über den Punkt um einen vorherbestimmten Abstand (d) hinaus erstreckt, der die Bindringtiefe des Werkzeugs in das Werkstück (W) bestimmt, daß der Punkt (P) mit einer Einrichtung im wesentlichen auf einer Oberfläche (70, 72, 74) des zu bearbeitendeu Werkstücks (W) angeordnet wird, und daß mit dem mit dem Werkstück in Eingriff tretenden Glied (132) eine Einrichtung verbunden ist, die gemeinsam mit dem Glied (132) ein. Gelenk für das Glied bildet, welches eine Universalschwenkbewegung des Gliedes um den vorherbestimmten Punkt (P) ermöglicht.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η ze ich net , daß die Achse der Öffnung (144, 146) durch den vorherbestimmten Punkt (P) verläuft.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Werkstück in Eingriff tretende Glied (132) eine Einrichtung zum Berühren der Werkstückoberfläche hat, die dem Glied (132) in Abhängigkeit von Änderungen des Profils der Werkstückoberfläche ein Schwenkmoment übermittelt.

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5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die an dem Gelenk (132, 118) ein positives Druckluftlager schafft.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, gekennzeichnet durch eine mit dem mit dem Werkstück in Eingriff tretenden Glied (132) verbundene Einrichtung, die wahlweise so betätigbar ist, daß sie das Glied zum Ändern der Länge des vorherbestimmten Abstandes (d) und damit der Eindringtiefe der Bearbeitungseinrichtung (42, 92, 94, 95) axial gegenüber der "Rsarbeitungseinrichtung bewegt.

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